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방법 논문

간단 하 고 복잡 한 DNA 손상에 세포질 응답 Vivo에서 공부 레이저 Microirradiation

9.9K 조회수

DOI:

10.3791/56213

2018년 1월 31일

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 프로토콜의 목표 레이저 microirradiation를 사용 하 여 다른 유형의 DNA 손상, 비교적 간단한 가닥 나누기 등 복잡 한 손상, DNA 손상 신호 및 복구 요소에서 어셈블리 피해 사이트 vivo에서 공부를 유도 하는 방법을 설명 하는 것입니다. .

초록

DNA 손상 유도 게놈 무결성의 보호에 대 한 중요 한 셀에 특정 신호 및 복구 응답 합니다. 레이저 microirradiation 귀중 한 실험 도구는 DNA 손상 응답 (DDR) vivo에서조사 되었다. 레이저 유도 손상 세포 핵에 있는 submicrometer 지역에 대 한 응답에서 고분자 역학의 실시간 고해상도 단일 세포 분석을 수 있습니다. 그러나, 다양 한 레이저 조건 유도 된 손상의 종류에 있는 다름의 감사 없이 사용 되었습니다. 그 결과, 피해의 특성은 종종 잘 특징 또는 제어, 채용 또는 수정 프로필에 명백한 불일치를 일으키는. 우리는 다른 방사선 조건 (, 다른 파장으로 펨 (fs) 근처-적외선 (NIR) 레이저의 다른 입력된 파워 (irradiances)) 고유 DDR 및 복구 단백질 어셈블리 유도 시연 했다. 이 생산 하는 DNA 손상의 종류를 반영 한다. 이 프로토콜에 설명 합니다 어떻게 레이저 입력된 전력의 적정 수 다른 금액의 유도 및 자료 및 가교 손해, 신호 처리, 차동 폴 리 (ADP-ribose) (파)의 탐지에 의해 쉽게 모니터링할 수 있습니다, DNA 손상의 복잡 하 고 피해 사이트에서 경로 특정 복구 요소 어셈블리입니다. 손상을 조건 결정, 일단 관심의 어떤 요소에 업스트림 factor(s)의 고갈 뿐만 아니라 다른 손상 복잡성과 차동 손상 신호 전달의 효과 조사 가능 하다.

서론

Vivo에서 DNA 손상 신호는 잘 이해 되지
Vivo에서, DNA는 히스톤과 양식 chromatin 섬유에 다른 요인 complexed. Chromatin 구조의 규정은 DNA 물질 대사에 대 한 파라마운트의 중요성입니다. 예를 들어 히스톤 변형 H2AX 증-오점이 돌연변이 (ATM)와 다음 이중 가닥 (DSB) 유도, 휴식과 DSB 손상 신호 증폭으로 다른 도킹 사이트를 제공 하는 것이 중요 하다 다른 kinases phosphorylated은 요인입니다. 손상 신호 및 복구 통로 선택의 확산 비판적으로 피해 사이트1에서 로컬 chromatin 구조에 의해 영향을 받을 것으로 보인다. 다양 한 요인, 히스톤 보호자 및 히스톤 수정 효소를 개장 하는 chromatin 실제로 사이트 손상 모집 DDR에서 chromatin 규제의 중요성을 강조 하는 효율적인 DNA 수리를 위해 중요 한 및 복구2 , 3 , 4. 또한, 피해 사이트 클러스터링 또는 재배치 효 모와 초파리5....

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프로토콜

1. 기본 셀 준비

참고:이 단계는 생 단백질 모집 또는 수정, 표준 면역 형광 감지 하 고 안정적으로 붙일 태그가 재조합 단백질을 표현 하는 셀 라인의 사용에 대 한. 예를 들어 Potorustridactylus (PtK2) 주머니 신장 상피 세포 이전에 사용 되었다 안정적 EGFP 53BP11220-1711 또는 TRF2 YFP 표현 연구 (그림 1)32. 전자의 경우, 53BP1의 지역 형성 하는 초점 (아미노산 1220-1711)를 포함 하는 oligomerization 도메인, 튜더 도메인 및 ubiquitylation 종속 모집 (UDR) 주제, 향상 된 GFP (EGFP 53BP11220-1711)를 융합 했다. 이 융해 단백질이 전체 길이 53BP153,,5455의 피해 사이트 모집. HeLa 세포에서 cohesin (예를 들어, hSMC1-GFP51, GFP....

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결과

안정적으로 표현 EGFP 53BP11220-1711 또는 TRF2 YFP PtK2 셀을 사용 하 여, 레이저 입력된 전원 적정 실시 되었다 그들의 모집 (그림 1)32에 대 한 최적의 상태를 확인 하려면.

높은 입력 파워 레이저 피해 사이트에서 구체적으로 인식 하는 베이스 손상 GFP NTH1 DNA glycosylase 뿐만 아니라 일일 (가교 손상 자외선 (UV) 손상에 의해 일반적으로 생성 된)의 중요 한 클러스터링 관찰 되었다. 또한, 높은 XRCC1 및 CtIP 신호 스트랜드 나누기의 증가 수를 반영 하 고이 조건 (그림 2A) 복잡 한 DNA 손상 유도 된다 시연, 관찰 되었다. 다른 DNA glycosylases 형광 단백질을 융합 (예를 들어, GFP nei endonuclease .......

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토론

레이저 microirradiation DDR 연구에 대 한 사용의 장점은 다음과 같습니다.

1. 그것은 가능한 다양 한 종류를 유도 하 고 양의 DNA가 복잡 한 DNA 손상, 간단한 가닥 나누기에서 손상 감지 다른 수리 DNA에서 파손 사이트 레이저 조사 매개 변수를 조정 하 여. ( 그림 3)에서 트랜스 효과 평가 하기 위해 여러 번 같은 셀 핵에에서 피해를 입힐 수 이기도 합니다.

2. 중요 한 것은, 피해 사이트와 다른 핵에서 발생 하는 2 차 이벤트에 이벤트 쉽게 구분할 수 있습니다.

3. 그것은 포함 하 여, 단일 세포 수준에서 손상에 대 한 응답에 붙일 태그가 단백질 역동성의 고해상도 실시간 측정 수행 가능 하지만에 국한 되지 않음: 포스터 공명 에너지 전송 (무서 워), 형광 일생 화상 진 찰 ( .......

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리는 GFP NTH1 식 플라스 미드에 대 한 토 호 쿠 대학, 일본에서 야 스도 아키라 박사 및 박사 에로스 Lazzerini Denchi 스 크립 스 연구소, 라 Jolla, 캘리포니아 TRF2 YFP EGFP 53BP11220-1711 식 플라스 미드에 대 한 감사합니다. 이 작품은 공군 사무실의 과학적 연구 (FA9550-04-1-0101)와 베크만 레이저 연구소 Inc. 재단 (M.W.B), 과학 (B.A.S), 하 고 NSF MCB 1615701 CRCC 국립 아카데미에서 포드 기초 장학금에 의해 지원 되었다 음악원-17-426665 (K. Y.)에.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Ti:사파이어 NIR 펄스 펨토초 레이저 Mira-900Coherent Inc.Mira 900
도립 현미경 Carl ZeissAxiovert 200M
63X/1.4 NA 대물렌즈 ZeissAPOCHROMAT Ph3 
컴팩트 회전 스테이지 Newport CorpPR50PP
온도 컨트롤러WarnerTC-344B
난방 시스템Ibidi 10918
가스 배양 시스템Ibidi 11920
레이저 출력 및 에너지 미터 (RoHS)CoherentFieldMaxII-TOP 
ORCA-R2 디지털 CCD 카메라HamamatsuC10600
LSM 510 META 레이저 스캐닝 현미경Carl Zeiss
100X/1.3 NA Zeiss Plan APOCarl Zeiss
35mm 그리드 접시 MatTekP35G-1.5-14-CGRD-D
PtK2 신장 상피 세포ATCCCCL 56 
HeLa 세포ATCCCCL-2
DMEMLife Technologies11885-092
CO2-독립 매체 Life Technologies18045-088
고급 MEM -글루타민, 4% FBSLife Technologies12492-013
Fisher Scientific15140122
L-글루타민Fisher Scientific25030081
FBSOmega ScientificFB-02
Thymidine   SIGMAT9250
무 세럼 미디어        (Opti-MEM I 저감 혈청 배지)Fisher Scientific11058021
Anti-Cycolbutance pyrimidine dimer (CPD) (mouse)Kamiya Biomedical CompanyMC-062
Anti-XRCC1 (mouse)Gene Tex IncGTX72311
Anti-53BP1 (rabbit)Santa Cruz Biotechsc-22760
Anti-CtIP (rabbit)Abcamab70163
Anti-PAR polymers (mouse)Enzo Life SciencesBML-SA216-0100
Anti-PAR (토끼)Trevigen4336-BPC-100
Anti-TRF2 (마우스)Novus Biological NB100-56506
안티 6-4PP (마우스)Kamiya Biomedical
Anti-Rad21 (토끼)                                        (응집체 검출용)Yokomori (KY) 실험실
Anti-Rad51 (토끼)Santa Cruz BiotechnologySC-8349
Anti-Ku70 (마우스)  Novus BiologicalsNB100-102
8-옥시구아닌 트레비젠, Inc.
안티-PARP1  (토끼)                                       KY labref 43
 에서 생성됨; 안티-hCAPG(토끼)                                      (응축 감지용)KY 연구소ref 42
Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG  Jackson ImmunoResearch Inc711-165-152
당나귀 안티-마우스 Alexa Fluor 488IgG Thermo Fisher ScientificA-21202
HiPerFect siRNA 형질주입 시약Qiagen301705
Lipofectamine 2000 형질주입 시약Thermo Fisher Scientific11668019
GFP-SMC1 안정 세포주       KY labref 49 에서 생성됨;
ref 54에서 생성된GFP-NEIL2 안정 세포주
ref 32에서 생성된GFP-NTH1 안정 세포주
KY labGFP-SMC1 플라스미드
KY labGFP-Ku 플라스미드
Anti-MDC1 (토끼)  Novus BiologicalsNB100– 395
Anti-gH2AX (토끼)  밀리포어07– 164
EGFP-53BP1(1220-1711) PtK2 안정 세포주Berns 연구실ref 32
TRF2-YFP PtK2 안정 세포주가 Berns 연구실ref 32
DMSOSigmaD2650-100ML
PARG 억제제Trevigen4680-096-03
DNA– PKcs 억제제  NU7026 SigmaN1537
ATM 억제제 KU55933  Calbiochem118500
올라파립 Apexbio TechnologyA4154
파라포름알데히드 ELECTRON MICROSCOPY SCIENC MS100503-916 (EA)
Quantity One 1-D 분석 소프트웨어 버전 4.6.9Bio-RadSOFT-LIT-70-9600-Q1-469PC 이미지 분석 프로그램
엑셀마이크로소프트스프레드시트 프로그램
Triton X100Fisher ScientificBP151-500세제
칼슘과 마그네슘이 없는 Dulbecco의 인산염 완충 식염수(DPBS) 10XFisher Scientific142001661X로 희석 
L페니실린/스트렙토마이신이 보충된 에서 생성에서 생성 KY lab KY lab 에서 생성된에서 생성된가 에서 생성됨 에서 생성됨

참고문헌

  1. Altmeyer, M., Lukas, J. To spread or not to spread--chromatin modifications in response to DNA damage. Curr. Opin. Genet. Dev. 23 (2), 156-165 (2013).
  2. Ciccia, A., Elledge, S. J. The DNA damage response: making it safe to play with knives. Mol. Cell. 4....

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재인쇄 및 허가

태그

DNAADPPARP